Методы расчета
Метод расчета представлен пошаговой процедурой. Вначале пользователь должен определиться со схемой света, затем выписать необходимую норму освещенности, подобрать тип светоисточников, проанализировать как они работают, определить коэффициент запаса и неравномерности. Далее он должен оценить коэффициент отражения поверхностей, узнать индекс помещения, понять нужное количество светильников и ламп в них, а также просчитать соответствующий коэффициент использования светопотока.
Все это сделать можно по общей формуле Ф= (Emin*k*S*Z)/(N*n*η). Также можно воспользоваться формулами, представленными на схеме.
Формула расчета
Коэффициент запаса k
Это величина, которая показывает возможность осветительной конструкции выдерживать предполагаемые нагрузки и гарантировать тот факт, что она будет надежной и долговечной. Она зависит как от лампочек, так и условий, в которых они находятся. К примеру, на цементных заводах и литейных цехах с использованием газоразрядных лампочек показатель k равен 2, а с применением ламп накаливания — 1,7. В кузнечных и сварочных цехах — 1,8 и 1,5 соответственно, а в жилых и офисных помещениях — 1,2 и 1,1.
Запас k
Коэффициент неравномерности Z
Это показатель неравномерного распределения света на всем помещении и наличие затемняющих участков. Он зависит от того, насколько симметрично расположены светильники и каково соотношение длины приборов и высоты потолка. Находится по формуле h=H-hсв-hр, где H является высотой потолка, hcв — соотношением расстояния от подвеса до низа осветительного устройства, а hp — соотношением высоты с плоскостью. К примеру, там, где светильники находятся по углам, этот показатель равен двум, а в местах, где они расположены в шахматном порядке — двум с половиной.
Важно! В соответствии с этим, чем больше светоисточников, тем меньше неравномерного освещения. Неравномерность Z
Неравномерность Z
Коэффициент использования светового потока
Это показатель, который находится в зависимости от того, в какой цвет выкрашены стены и потолок. Также он зависит от того, какую форму излучения имеют светильники. Эту величину можно узнать из соответствующей схематичной документации ниже
Важно понимать, что отражение от поверхности меньше там, где использованы темные и черные цвета
Использование светопотока
Что такое световой поток светодиодных и люминесцентных ламп
Световой поток (также сила света) – это мера, которая характеризует количество световой мощности в излучаемом потоке. У него есть отличие от электромагнитного излучения (включая инфракрасный, ультрафиолетовый и видимый свет). От светового электромагнитный поток отличается тем, что световой регулируется для отражения в соответствии с чувствительностью человеческого глаза к различным длинам волн света.
Сила света (или поток света) – частый параметр измерения светодиодов с малым уровнем мощности. Сила света должна измеряться на расстоянии, на котором модель (устройство) можно рассматривать как точечный источник света. Расстояние детектора от испытуемого образца, необходимое для соответствия этому критерию, носит название фотометрического расстояния. Оно зависит от габаритов тестируемого источника света. Минимальный коэффициент, который определяется отношением расстояния до детектора и максимальной протяженности светоизлучающей поверхности, может быть от 5 до 15.
Многие светодиоды имеют довольно большую площадь излучения. Линзы, если таковые имеются, могут очень быстро показать видимое положение излучающего центра. Излучение, измеренное на детекторе, сложно связано с интенсивностью источника.
Данная концепция потеряла свою актуальность относительно физически точного определения силы света. Однако в большей степени, относится к измерению освещенности на фиксированном расстоянии и габаритах самого детектора. Сверхъяркий диод расположен таким образом, что его механическая ось находится прямо на линии с центральной точкой круглого детектора с активной площадью, равной 1 см квадратный, а поверхность детектора должна быть перпендикулярна этой оси.
Бывает, что ни сила света, ни световой поток не дают так называемого «полезного» света для конкретного применения. В этой связи, необходимо нечто компромиссное. Количество частичного светодиодного потока было впервые введено МКО. Сила света включает в себя поток и телесный угол и является отношением этих двух значений. Это означает, что его единицей является кандела. Она составляет произведение люмена на стерадиан. Канделы указывают, насколько яркий свет в данном направлении.
Термин «световой поток» также используется для измерения мощности видимого света ламп, когда свет не направлен. Он относится к видимому свету, который излучается во всех направлениях в данный момент. В свою очередь поток излучения – это общее излучение (ультрафиолетовое, видимое и инфракрасное), распространяемое от света во всех направлениях.
Частичный световой поток светодиодов также включает в себя как поток, так и угол, но выражается как поток в пределах угла, а не как отношение. Таким образом, его единица измерения – люмен с указанным углом (Лм). Как и усредненная сила света светодиодов, она представляет собой меру ближнего поля и аналогичным образом определяется в терминах физической геометрии, а не является фундаментальной единицей. Вот почему термин «светодиод» включен в количество. Это отличает его от фрагментарного потока, который можно рассчитать по гониометрическим измерениям в дальней зоне.
Характеристика распределения силы света светодиодов и источников светодиодного освещения является чисто фотометрической задачей измерения. Она осуществляется при помощи гониометра, который используется вместе со спектрорадиометром или фотометром. Фотометр позволяет проводить очень быстрые измерения, буквально «на лету». Его рекомендуется использовать для сугубо фотометрических измерений. Спектрорадиометры дают явное преимущество в том, что все характеристики (радиометрические, колориметрические и фотометрические) могут определяться с максимальной точностью. Однако, гониоспектрорадиометры имеют более длительное время для измерения. Данные способы измерения потока света также характерны и для люминесцентных.
Когда лампа новая, ее световая мощность максимальна. По мере её использования её производительность и светоотдача снижается. Определение, которое используется для описания снижения светоотдачи, называется стабильностью светового потока.
Амортизация люменов газоразрядных ламп (люминесцентных и газосветных) и светодиодов значительно выше, чем у ламп накаливания или вольфрамовых ламп.
Измерение светового потока
Для измерения светового луча используются 2 вида приборов: сферические фотометры и фотометрические гониометры. Основная проблема заключается в необходимости определить параметры светового луча, движущегося сразу в нескольких направлениях.
Сферический фотометр – это сфера с коэффициентом отражения 1. Лампочкаа помещается в центр, рассеянный световой луч измеряет фотоэлемент, вставленный в стену. Результат сравнивается с показателями эталонного источника.
Фотометрический гониометр оснащен люксметром, который во время светового излучения перемещается по всем позициям сферы. Данные освещенности интегрируются, получается значение в люменах.
Определяющие формулы
При желании определить световой поток самостоятельно в доме должен быть люксметр. Измерение люксов проводится в нескольких точках одного помещения, потом используется формула:
П=О*Пл, где:
П – световой луч (лм);
О – освещенность (лк);
Пл – площадь помещения.
Значение П обозначается на упаковке лампы.
Узнать примерное значение светового потока возможно без приборов и формул из таблиц, размещенных в сети интернет.
Что такое кандела
Кандела (кд) – единица измерения силы света, равная световому излучению восковой свечи или 1/683 Вт/ср при частоте 540-1012 герц (соответствует зеленому цвету). При изменении частоты меняется объем потребляемой электроэнергии.
Силой света называется показатель, позволяющий определить часть светового потока, который источник излучает в одном направлении. Если световой луч определить как объем, то силу света можно назвать его пространственной плотностью.
Уравнение 1 кд = 1 лм верное только при условии, что световой луч распространяется под углом 65о в конусе.
Производная формула:
1 лм = 1 кд *1 ср.
Люмены и люксы
Случается, что в процессе планирования системы освещения путаются два понятия: люмен и люк. Люмен – полный объем излучаемого светового потока, люкс – показатель уровня освещенности. Люкс – часть люмена, достигшая освещаемой площади и распределенная по ней. Так как до освещаемого объекта весь световой поток не доходит, прямой связи между этими двумя показателями нет. Отношение 1 лк = 1 лм/м2 можно считать верным только при распределении по одному метру квадратному всего люмена.
Если проводится расчет освещенности для конкретного помещения, используется формула:
Клк = Клм/Км2, где:
Клк – цифра, указывающая на количество лк;
Клм – цифра, указывающая на количество лм;
Км2 – площадь (цифра, указывающая количество м2).
Чтобы перевести лк и лм, используется формула:
Клм = Клк * Км²
Люмен и ватт
Совсем недавно лампы выбирались по мощности (количеству ватт). Чем больше ватт, тем выше интенсивность освещения. Сейчас даже отечественные производители на заводских упаковках обозначают люмены. Чем их больше, тем качественнее освещение.
По этой причине можно подумать, что Вт и лм свободно переводятся друг в друга. Это не совсем верно, так как Вт определяет мощность, лм – объем светового луча источника.
Пример: лампа накаливания излучает световой поток 1340 лм, если потребляет 100 Вт, а светодиод способен излучать 1000 лм, если потребляет 13 Вт.
То есть, сила света напрямую не зависит от мощности. Но эти параметры все же связаны между собой. Светоотдача, являющаяся показателем эффективности светового источника – это лм/Вт. Расчет светоотдачи требуется для определения экономичности.
Чтобы перевести люмены в ваты, необходимо учесть дополнительные параметры:
- вид лампы;
- светоотдачу (соотношение Вт/лм);
- эффективность светоотражателя светильника;
- потери из-за рассеивателя;
- объем светового потока, прошедший мимо.
Облегчить себе жизнь можно, если найти в сети интернет калькулятор и скачать на компьютер. Имеются так же стандартизированные показатели для разных видов лампочек, позволяющие определить, чем заменить, например, лампочку накаливания, не теряя в уровне освещенности.
Известны данные лампочек накаливания с различной мощностью:
- 200 Вт – 2500 лм;
- 150 Вт – 1800 лм;
- 100 Вт – 1100 лм;
- 75 Вт – 750 лм;
- 60 Вт – 550 лм;
- 40 Вт – 400 лм;
- 20 Вт – 250 лм.
При желании сэкономить лампу накаливания на 100 Вт можно заменить люминесцентным источником на 25-30 Вт или светодиодом на 12-15 Вт
Важно помнить, что энергосберегающей лампочке для создания определенного светового луча требуется в 3-4 раза меньше ватт, светодиодной – в 8-10 раз. Этого вполне достаточно, чтобы выбрать лампы в магазине при условии, что они качественные
Простой метод расчета
Предложенный вариант расчета больше подходит для помещения правильной формы – квадратного или прямоугольного. Освещенность измеряется в Люксах (Лк), просчет параметра светового потока будет состоять из двух этапов:
- Расчет сплошного светового потока, который требуется для подсветки комнаты с определенной квадратурой.
- Определение количество источников света.
На первом шаге рассчитываем требуемый параметр светового потока для комнаты. Просчет производится по формуле:
Свп=X*Y*Z, где
X – нормативные показатель освещенности для комнаты. Найти эти нормативы можно в перечне ниже.
Y – площадь комнаты в м².
Z – поправочный коэффициент с учетом высоты потолков. Так, для потолков высотой до 2,7 м этот параметр = 1, для 2,7–3 – показатель 1,2, для комнат с потолком 3–3,5м – 1,5, для помещения свыше 3,5 – коэффициент 2.
Нормативы для помещений в доме:
- Коридор, прихожая – 50–75 Лк.
- Кладовая – 50 Лк.
- Кухня – 150 Лк.
- Любая жилая комната – 150 Лк.
- Детская – 200 Лк.
- Санузел – 50 Лк.
- Кабинет или библиотека – 300 Лк.
- Лестница – 20 Лк.
- Сауна, бассейн – 100 Лк.
Второй этап поможет определить количество источников света, в данном случае берем светодиодные лампы. Приблизительные показатели, по которым можно ориентироваться:
| Мощность лампы, Вт | Световой поток, Лм |
| 3–4 | 250–300 |
| 4–6 | 300–450 |
| 6–8 | 450–600 |
| 8–10 | 600–900 |
| 10–12 | 900–1100 |
| 12–14 | 1100–1250 |
| 14–16 | 1250–1400 |
Теперь осталось только посчитать результат. Для этого цифру, что получена на первом этапе, необходимо разделить на параметр светового потока для лампы, которая будет использоваться. В результате получаем необходимое количество ламп.
Примеры
Исходные данные:
- Детская комната площадью 25 кв. м.
- Высота потолка – 3 м.
- Планируется использовать лампы 8 Вт.
Первый этап:
200 (X)*25(Y)*1,2(Z)= 6000 Лм
Лампы, которые будут использованы 10 Вт, их световой поток, заявленный производителем 900 Лм. То есть необходимое количество 6000/900=6,66. Округление дает количество 7 ламп.
Если использовать осветительные лампы с меньшей мощностью, к примеру, 4 Вт разместить их по периметру комнаты на стенах, то потребуется 13 лампочек. При этом распределение света будет более равномерным. Тут также следует учитывать и тип используемого светильника, его конструкцию и интерьерное решение.
Аналогичные расчеты удастся провести и для ламп накаливания и люминесцентных, в расчетах поможет таблица:
| Мощность лампы накала, Вт | Мощность ЛЛ, Вт | Световой поток, Лм |
| 20 | 5–7 | 250 |
| 40 | 10–12 | 400 |
| 60 | 15–16 | 700 |
| 75 | 18–20 | 900 |
| 100 | 25–30 | 1200 |
| 150 | 40–50 | 1800 |
Рассчитываем для той же комнаты. Ламп накаливания нужно:
- На 60 Вт – 6000/700=8,57, округляем – 9 шт.
- На 75 Вт – 6000/900=6,66, округляем – 7 шт.
- На 100 Вт – 6000/1200=5 шт.
Люминесцентные лампы:
- 10–12 Вт – 6000/400=15 шт.
- 15–16 Вт – 6000/700=8,57, округляем 9 шт.
- 18–20 Вт – 6000/900=6,66, округляем 7 шт.
Эти подсчеты приведены, опираясь на нормы еще советских СНиПов, поэтому эксперты рекомендуют умножать полученный результат на коэффициент 1,5–2 в зависимости от отделки помещения и интерьерных решений.
Совет! Чтобы не считать своими руками, можно использовать специальные приборы, например, Cromatest. Этот прибор помогает измерять интенсивность света. Еще один прибор – люксметр, основное компонент которого селеновый фотоэлемента. Также можно обратиться к специализированным компаниям, которые окажут помощь в расчете за определенное вознаграждение.
